大学物理-电子教案第7章 静电场
大学物理静电场教案
课时：2课时教学目标：1. 理解并掌握库仑定律及其应用，能够计算两个点电荷之间的作用力。
2. 掌握电场叠加原理，并能利用其求解点电荷电场分布。
3. 理解并掌握电场强度和电势的概念，以及它们之间的关系。
4. 熟悉静电场中导体、绝缘介质等物理现象，并能解释相关现象。
教学重点：1. 库仑定律及其应用。
2. 电场叠加原理。
3. 电场强度和电势的概念及其关系。
教学难点：1. 电场叠加原理的应用。
2. 静电场中导体、绝缘介质等物理现象的理解。
教学准备：1. 多媒体课件。
2. 静电场实验器材。
3. 电荷板、电场线图等教学辅助工具。
教学过程：第一课时一、导入1. 通过生活中的实例，引导学生思考电荷、电场等基本概念。
2. 引出静电场的研究意义。
二、新课讲授1. 库仑定律及其应用- 介绍库仑定律的物理意义和数学表达式。
- 通过实例讲解库仑定律的应用，如计算两点电荷之间的作用力。
2. 电场叠加原理- 介绍电场叠加原理的物理意义。
- 通过实例讲解电场叠加原理的应用，如求解点电荷电场分布。
三、课堂练习1. 举例说明库仑定律的应用。
2. 利用电场叠加原理求解点电荷电场分布。
四、小结1. 总结本节课所学内容，强调库仑定律和电场叠加原理的重要性。
2. 提出课后思考题，引导学生进一步巩固所学知识。
第二课时一、导入1. 回顾上一节课的内容，引导学生思考电场强度和电势的概念。
2. 提出本节课的研究重点。
二、新课讲授1. 电场强度和电势的概念- 介绍电场强度和电势的定义、物理意义和数学表达式。
- 通过实例讲解电场强度和电势的关系，如电场强度与电势梯度的关系。
2. 静电场中导体、绝缘介质等物理现象- 介绍静电场中导体、绝缘介质等物理现象的原理。
- 通过实例讲解静电场中导体、绝缘介质等物理现象的应用。
三、课堂练习1. 举例说明电场强度和电势的关系。
2. 解释静电场中导体、绝缘介质等物理现象。
四、小结1. 总结本节课所学内容，强调电场强度和电势的概念及其应用。
大学物理第7章静电场中的导体和电介质课后习题及答案
大学物理第7章静电场中的导体和电介质课后习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第7章 静电场中的导体和电介质 习题及答案1. 半径分别为R 和r 的两个导体球，相距甚远。
用细导线连接两球并使它带电，电荷面密度分别为1σ和2σ。
忽略两个导体球的静电相互作用和细导线上电荷对导体球上电荷分布的影响。
试证明：Rr=21σσ 。
证明：因为两球相距甚远，半径为R 的导体球在半径为r 的导体球上产生的电势忽略不计，半径为r 的导体球在半径为R 的导体球上产生的电势忽略不计，所以半径为R 的导体球的电势为R R V 0211π4επσ=14εσR= 半径为r 的导体球的电势为r r V 0222π4επσ=24εσr= 用细导线连接两球，有21V V =，所以R r =21σσ 2. 证明：对于两个无限大的平行平面带电导体板来说，(1)相向的两面上，电荷的面密度总是大小相等而符号相反；(2)相背的两面上，电荷的面密度总是大小相等而符号相同。
证明: 如图所示，设两导体A 、B 的四个平面均匀带电的电荷面密度依次为1σ，2σ，3σ，4σ（1）取与平面垂直且底面分别在A 、B 内部的闭合圆柱面为高斯面，由高斯定理得S S d E S ∆+==⋅⎰)(10320σσε 故 +2σ03=σ上式说明相向两面上电荷面密度大小相等、符号相反。
（2）在A 内部任取一点P ，则其场强为零，并且它是由四个均匀带电平面产生的场强叠加而成的，即0222204030201=---εσεσεσεσ 又 +2σ03=σ 故 1σ4σ=3. 半径为R 的金属球离地面很远，并用导线与地相联，在与球心相距为R d 3=处有一点电荷+q ，试求：金属球上的感应电荷的电量。
解：如图所示，设金属球表面感应电荷为q '，金属球接地时电势0=V由电势叠加原理，球心电势为=O V R qdq R 3π4π4100εε+⎰03π4π400=+'=Rq R q εε故 -='q 3q 4．半径为1R 的导体球，带有电量q ，球外有内外半径分别为2R 、3R 的同心导体球壳，球壳带有电量Q 。
大学物理电子教案
教案标题：大学物理——电磁学一、教学目标1. 让学生掌握电磁学的基本概念、定律和公式，理解电磁现象的本质。
2. 培养学生运用电磁学知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生对物理学的学习兴趣，培养学生的科学思维和实验技能。
二、教学内容1. 静电场（1）静电荷、电场强度、电势、电势差、电容等基本概念。
（2）高斯定律、法拉第电磁感应定律、电场力做功与电势能变化的关系等基本定律。
（3）静电场的能量、静电平衡、电场线等知识点。
2. 稳恒磁场（1）磁场、磁感应强度、磁场方向、磁通量等基本概念。
（2）安培环路定理、法拉第电磁感应定律等基本定律。
（3）磁场的能量、磁通量守恒、磁介质等知识点。
3. 电磁感应（1）电磁感应现象、感应电动势、感应电流等基本概念。
（2）楞次定律、法拉第电磁感应定律等基本定律。
（3）电磁感应的应用，如发电机、变压器等。
4. 交流电（1）交流电的基本概念，如周期、频率、角频率等。
（2）交流电的合成与分解、有效值、瞬时值、相位等知识点。
（3）交流电路的基本定律，如欧姆定律、基尔霍夫定律等。
（4）电阻、电感、电容在交流电路中的作用。
5. 麦克斯韦方程组（1）麦克斯韦方程组的基本内容。
（2）电磁波的产生、传播、反射、折射等知识点。
（3）电磁波的能量、动量、辐射压等特性。
三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、定律和公式，阐述电磁学的基本原理。
2. 演示法：通过实验演示电磁现象，增强学生的直观感受。
3. 讨论法：组织学生讨论电磁学问题，培养学生的思维能力。
4. 练习法：布置课后习题，让学生巩固所学知识。
四、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况等。
2. 期中考试：测试学生对电磁学基本知识的掌握程度。
3. 期末考试：全面考察学生对电磁学知识的掌握和应用能力。
五、教学资源1. 教材：选用权威、适合的电磁学教材。
2. 实验设备：具备电磁学实验所需的仪器和设备。
3. 网络资源：利用网络资源，如科普文章、教学视频等，丰富教学内容。
大学物理chapter-7
q + F p 。 。 -q
E
0, M 0
稳定平衡
π, M 0
非稳定平衡
返回
退出
-
F
F
+
π 0 2 p -
-q 。 。 +q F
F
E
π π 2
+ F
E
p
F
E
在非均匀外电场中 电偶极子所受合力不为零， 力矩不为零。
返回
退出
sin 2 sin 1 Ex 4π 0 a
讨论
cos1 cos 2 Ey 4π 0 a
1. 无限长带电直线： 1 =0 ，2 =
P
Ex 0
E Ey 2 π 0 a
4 π 0 a
返回
退出
2、半无限长带电直线： 1 = 0 ，2 = /2 Ex E y
r a / sin
x a cot
dx a csc 2 d
cos 2 Ex a csc d 2 2 4π 0 a csc
2 1
Ex (sin 2 sin 1 ) 4π 0 a
(cos1 cos 2 ) 同理 E y 4π 0 a
第七章 静止电荷的电场
§7-1 物质的电结构 库仑定律 §7-2 静电场 电场强度
§7-3 静电场的高斯定理
§7-4 静电场的环路定理 电势 §7-5 电场强度与电势梯度的关系 §7-6 静电场中的导体 §7-7 电容器的电容 §7-8 静电场中的电介质 §7-9 有电介质时的高斯定理 电位移 §7-10 静电场的能量
11
大学物理教程课件讲义第七章静电场
7.5 导体和电介质中的静电场
2.空腔内有电荷的情况
在空腔导体内放入带电体+q，如图7.27所示，在空腔导体 内外表面之间作一高斯面S，由于静电平衡时，导体内的场强处 处为零，所以通过高斯面的电通量为零。根据高斯定理，高斯 面内电荷的代数和必定为零。
7.5 导体和电介质中的静电场
图7.26 带电体在空腔导体外 图7.27 带电体在空腔导体内
7.1 电荷 库仑定律
4.电荷的相对论不变性
实验还证明，一个电荷的电量与它的运动状态无关，即在不 同的参考系中测量的同一带电粒子的电量相同，电荷的这一特性 称为电荷的相对论不变性。
7.1 电荷 库仑定律
7.1.2 库仑定律
带电体之间的相互作用十分复
杂。它与带电体的电量、体积、形
状以及带电体间的相对位置等因素
7.5 导体和电介质中的静电场
3.静电屏蔽
如前所述，在静电平衡条件下，不论空腔导体本身是 否带电，只要腔内无其他带电体，空腔导体就能屏蔽外部 空间电场变化对腔内的影响。而接地的空腔导体既可以屏 蔽腔内电场的变化对外部空间的影响，也可以屏蔽外部空 间电场变化对腔内的影响.这种现象称为静电屏蔽。
7.5 导体和电介质中的静电场
7.3 电通量 静电场的高斯定理
在应用高斯定理求解场强时，带电体的场强分布必须 具有一定的对称性，以便能够找到合适的高斯面.下面列出
（1 （2）高斯面的选取是应用高斯定理求解场强的关键。 （3 （4）根据高斯定理，求出场强。
7.3 电通量 静电场的高斯定理
例7.6 高斯面的选择.
P，距离球心为r，以
图7.18 电场力的功
7.4 静电场的环路定理 电势
如图7.19所示，电场 中有一闭合路径acbda.让 试验电荷从a点沿路径acb 运动到b点和沿路径adb运 动到b点，电场力所做的功 相同。
大学物理授课教案 第七章 真空中的静电场
第三篇 电磁学第七章 真空中的静电场本章只讨论真空中的电场，下一章再讨论介质中静电场。
静电场：相对于观察者静止的电荷产生的电场。
§7-1 电荷 库仑定律一、电荷1、电荷 种类 正电荷 负电荷作用 同性相斥异性相吸（一般地说：使物体带电就是使它获得多余的电子或从它取出一些电子） 2、电荷守恒定律电荷从物体的一部分转移到另一部分，这称为电荷守恒定律。
它是物理学的基本定律之一。
3、电荷量子化在自然界中所观察到的电荷均为基本电荷e 的整数倍。
这也是自然界中的一条基本规律，表明电荷是量子化的。
直到现在还没有足够的实验来否定这个规律。
二、库仑定律点电荷：带电体本身线度比它到其他带电体间的距离小得多时，带电体的大小和形状可忽略不计，这个带电体称为点电荷。
（如同质点一样，是假想模型）库仑定律：真空中两点电荷之间的相互作用力大小与他们电量乘积成正比，与他们之间距离成反比，方向在他们连线上，同性相斥、异性相吸。
这叫做库仑定律。
它构成全部⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧静电学的基础。
数学表达式：2q 受1q 的作用力：2122112r q q k F = 0> 斥力（同号）0< 吸引（异号） 采用国际单位制，其中的比例常数229/109c m N k ⋅⨯=。
写成矢量形式：123122112122122112r r q q k r r r q q k F =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 令041πε=k ，22120/1085.8m N c ⋅⨯=-ε⇒ 123122101241r r q q Fπε= （7-1） 说明：①12F 是1q 对2q 是作用力，12r是由1q 指到2q 的矢量。
②2q 对1q 的作用力为：()1212120212132121021441F r r q q r r q q F -=-==πεπε ③库仑定律的形式与万有引力定律形式相似。
但前者包含吸力和斥力，后者只是引力，这是区别。
大学物理第7章静电场演示课件
x
lnx0 L 4 o x0
09.10.2020
求：
10
例题5
已知：总电量Q ；半径R 。 求： 均匀带电圆环轴线上的电势分布
dQ
R 0
解：
r
x
x
P
dU dQ
40r
U dQ 1 dQ
Q 40r 40r Q
r R2x2
Q
4 0 r
U
Q
4 0 R2 x2
09.10.2020
11
四、 场强和电势的微分关系
09.10.2020
8
2、利用叠加原理
点电荷电 场的电势
Ur
Q
4 0r
点电荷系UP = ？
Q2
r2
Q3
根据定义 U Edr
P
P E 1 E 2 E 3 d r P E 1 d rP E 2d rpE 3d r
U1U2U3
r3
r QQ 1 1
P
dQ
U
Qi
i 4 0ri
分立的点 电荷系
Q
P r
U dQ
Q 40r
连续分布的 带电体系
09.10.2020
9
例题4
均匀带电细棒，长 L ，电荷线密度 ，
沿线、距离一端 x0 米处的电势。
0P x0
解：
dU dQ
40 x
x0
dQdx
U
x L 0
dx
x 0
40x
L
40
lnx
x 0
x 0
L
x0 L
4olnx0Llnx0
Qdxx
Q
x
40
R2x2
3 2
大学物理教案静电场
课时：2课时教学目标：1. 理解电荷、电场和电势等基本概念；2. 掌握静电场的基本性质和规律；3. 能够运用静电场的相关公式进行计算；4. 培养学生分析问题、解决问题的能力。
教学重点：1. 静电场的基本性质和规律；2. 静电场的计算方法。
教学难点：1. 静电场中电势的计算；2. 静电场中的高斯定理和环路定理。
教学过程：第一课时一、导入1. 回顾电荷、电场和电势等基本概念；2. 引入静电场的研究背景和意义。
二、新课讲授1. 静电场的基本性质：（1）静电场是保守场，由静电场的环路定理体现；（2）静电场是有源场，由高斯定理体现；（3）静电场中电场线从正电荷发出，指向负电荷。
2. 静电场的基本规律：（1）库仑定律：描述两个静止点电荷之间的相互作用力；（2）电场强度定义式：描述电场在某一点的强度；（3）点电荷激发的电场强度：描述单个点电荷在某一点的电场强度；（4）电场强度叠加原理：描述多个电荷在某一点的电场强度。
三、课堂练习1. 根据库仑定律，计算两个点电荷之间的相互作用力；2. 根据电场强度定义式，计算电场在某一点的强度；3. 根据点电荷激发的电场强度，计算单个点电荷在某一点的电场强度。
四、小结1. 总结静电场的基本性质和规律；2. 强调静电场计算方法的重要性。
第二课时一、导入1. 回顾静电场的基本性质和规律；2. 引入静电场中的电势和电势差。
二、新课讲授1. 静电场中的电势：（1）电势的定义：描述电场中某一点的电势能；（2）电势的计算：根据电势的定义，计算电场中某一点的电势；（3）电势叠加原理：描述多个电荷在某一点的电势。
2. 静电场中的电势差：（1）电势差的定义：描述电场中两点之间的电势差；（2）电势差的计算：根据电势差的定义，计算电场中两点之间的电势差。
三、课堂练习1. 根据电势的定义，计算电场中某一点的电势；2. 根据电势叠加原理，计算多个电荷在某一点的电势；3. 根据电势差的定义，计算电场中两点之间的电势差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
N⋅
⨯≈
m
9880c
10
/
通过曲面S 的总电通量 ⎰⎰⋅=Φ=ΦS S e e S d E d
S 为闭合曲面时 ⎰⋅=ΦS e S d E
无关，只与被球面所包围的电量q 有关
虚线表示等势面，实线表示电力线 二、场强与电势梯度的关系 电势与场强的积分关系：⎰⋅=零点
l d E U
，
求出场强分布后可由该式求得电势分布．
空腔内有带电体q时，空腔内表面感应电荷为-q，导体外表面感应电荷为静电屏蔽
）在导体内部有空腔时，空腔内的物体不受外电场的影响。
）接地的导体空腔，空腔内的带电物体的电场不影响外界。
三、有导体存在的静电场场强与电势的计算
有极分子电介质的极化：在外电场作用下分子偶极矩转向与外电场接近平行的方向，叫取向极化。
五、极化强度和极化电荷
极化强度P
)。